一種電動(dòng)汽車蓄電池組動(dòng)態(tài)智能檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車電池檢測(cè)領(lǐng)域，具體是涉及一種電動(dòng)汽車蓄電池組動(dòng)態(tài)智能檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。電動(dòng)汽車蓄電池組動(dòng)態(tài)智能檢測(cè)裝置包括與ARM處理器通過(guò)數(shù)據(jù)總線CAN信號(hào)傳輸?shù)碾妷簜鞲衅?、電流傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器均與電池組信號(hào)連接，ARM處理器分別與LED顯示器、蜂鳴器和存儲(chǔ)器信號(hào)連接。ARM處理器還設(shè)置有若干個(gè)開(kāi)放接口。本發(fā)明提出“局部集中”、“整體分布”“動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)”“智能判斷提示”的檢測(cè)思路，即將全部電池分成若干個(gè)小組，每個(gè)小組用一個(gè)檢測(cè)模塊進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)集中式檢測(cè)，整個(gè)系統(tǒng)由若干個(gè)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集通過(guò)CAN總線連接傳給ARM處理器而成。
【專利說(shuō)明】一種電動(dòng)汽車蓄電池組動(dòng)態(tài)智能檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車電池檢測(cè)領(lǐng)域，具體是涉及一種電動(dòng)汽車蓄電池組動(dòng)態(tài)智能檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)網(wǎng)將電動(dòng)汽車充換電站的基本商業(yè)模式確定為:換電為主、插電為輔、集中充電、統(tǒng)一配送。這種以“換電池”為主要模式的發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)質(zhì)是將動(dòng)力電池環(huán)節(jié)市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)。
[0003]蓄電池技術(shù)是電動(dòng)汽車的核心技術(shù)之一。蓄電池是復(fù)雜的電化學(xué)系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外對(duì)電池管理技術(shù)都進(jìn)行了大量的研究，取得了許多成果。一般認(rèn)為電池管理系統(tǒng)主要有如下功能:電池狀態(tài)參數(shù)采集(包括溫度、電壓、電流等)；電池荷電狀態(tài)的準(zhǔn)確估計(jì)；不健康電池的早期診斷；對(duì)電池組安全運(yùn)行全面監(jiān)控，如防止電池的過(guò)充電和過(guò)放電等等。
[0004]由于電動(dòng)汽車蓄電池組通常是由幾十個(gè)(上百個(gè))單體電池組成，所以，每一個(gè)單體電池的工作狀態(tài)正常與否不僅反映電池組性能的好壞，而且影響電池組的容量及剩余能量。實(shí)踐表明，在電動(dòng)汽車運(yùn)行過(guò)程中，如不及時(shí)檢測(cè)，找出老化電池給予調(diào)整，電池組的容量將變小，壽命將縮短，影響整個(gè)電池組的高效安全運(yùn)行。
[0005]電池工作狀態(tài)的檢測(cè)由電池管理系統(tǒng)完成，而電池管理系統(tǒng)的其他功能(包括剩余能量的計(jì)算)都是建立在電池工作狀態(tài)檢測(cè)的基礎(chǔ)之上的，研究蓄電池組工作狀態(tài)檢測(cè)方法對(duì)電動(dòng)汽車的發(fā)展具有非常重要的意義。
[0006]蓄電池組工作狀態(tài)檢測(cè)方法。電動(dòng)汽車蓄電池組一般都采用串聯(lián)方式工作,工作電流與單體電池是一樣的，檢測(cè)比較容易，而端電壓的檢測(cè)則比較麻煩。若只檢測(cè)電池組的端電壓，方法很簡(jiǎn)單，只需在電池組的兩端接上檢測(cè)電路即可，但這樣做是不行的，因?yàn)殡m然可以得到總的工作電壓，但無(wú)法判斷具體單體電池的端電壓，而只要有一塊電池出問(wèn)題就會(huì)影響整組電池的正常工作和性能；另外，對(duì)檢測(cè)電路精度要求高。一個(gè)單體電池端電壓的正常工作范圍比較小，比如12V鉛酸電池的終止電壓在1V左右，電壓變化范圍在2?3V之間,檢測(cè)電路只要10%的精度即可檢測(cè)出IV的變化量。若24塊12V鉛酸電池串聯(lián)，額定電壓是288V，放電終止電壓是240V，電壓的正常變化范圍是48V，如果一塊電池的端電壓降至9V，那么反映在總電壓上為285V，只變化了大約1%。可見(jiàn)，檢測(cè)電路的精度至少要達(dá)到1%以上才能檢測(cè)出幾伏電壓的變化。而整組電池檢測(cè)很難發(fā)現(xiàn)單體電池的緩慢變化，包括單體電池本身的老化和因單體電池一致性問(wèn)題而帶來(lái)的積累效應(yīng)。整組檢測(cè)無(wú)法檢測(cè)電池及電池組實(shí)際容量，無(wú)法篩選其中已老化的電池。
[0007]實(shí)用的方法是檢測(cè)每一個(gè)單體電池。但對(duì)于串聯(lián)形成的電池組，要自動(dòng)檢測(cè)每個(gè)單體電池的端電壓所遇到的主要問(wèn)題是測(cè)量參考點(diǎn)的選擇以及檢測(cè)電路與被檢測(cè)電池組的電隔離問(wèn)題。電位參考點(diǎn)的選擇不僅如上所述影響測(cè)量精度，還對(duì)測(cè)量電路的測(cè)量范圍提出了很高的要求。而被檢測(cè)電池組與檢測(cè)電路的隔離不僅涉及到系統(tǒng)的安全還影響檢測(cè)電路的復(fù)雜度和可實(shí)現(xiàn)性。目前采用的主要是分布檢測(cè)和集中檢測(cè)兩種方法。
[0008]I)分布檢測(cè)法
[0009]所謂分布式隔離檢測(cè)技術(shù)，就是將單體電池電壓及溫度的檢測(cè)模塊化、本地化，然后再通過(guò)一定的通訊手段將這些檢測(cè)模塊檢測(cè)的數(shù)據(jù)集中起來(lái)，最后統(tǒng)一處理。這樣做的目的就是要解決集中檢測(cè)方法所存在的種種問(wèn)題。其主要優(yōu)點(diǎn)是:
[0010](I)連線簡(jiǎn)單，省去了多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，性能可靠。
[0011](2)測(cè)量精度較高，比較符合汽車電器CAN總線化的發(fā)展趨勢(shì)。
[0012](3)分布式模塊解決了參考點(diǎn)問(wèn)題，利用總線通信方式(采用光耦器件)解決了主控機(jī)與電池組的隔離問(wèn)題。
[0013]但應(yīng)用分布式檢測(cè)技術(shù)還必須解決以下幾個(gè)問(wèn)題:
[0014](I)由于檢測(cè)模塊直接從被測(cè)電池上持續(xù)取電，不利于節(jié)能和安全。
[0015](2)當(dāng)電池較多時(shí)，模塊數(shù)量也多，使得成本和復(fù)雜度提高，并且要求通信總線有較高的帶載能力。
[0016]從功能上看，檢測(cè)模塊主要由檢測(cè)子模塊和通信子模塊兩大部分組成。檢測(cè)子模塊要完成數(shù)據(jù)的采集和調(diào)理任務(wù)，而通信子模塊則要溝通與主控電路的信息交流，接收主控電路的指令，上傳由檢測(cè)子模塊提供的檢測(cè)數(shù)據(jù)。因?yàn)槠囯娖鞯陌l(fā)展方向是采用CAN總線技術(shù)，所以，通信子模塊與主控電路之間應(yīng)該采用CAN總線連接。
[0017]2)集中檢測(cè)法
[0018]集中檢測(cè)法是用一套檢測(cè)電路分時(shí)檢測(cè)各個(gè)單體電池。檢測(cè)技術(shù)比較直觀，為了檢測(cè)每只電池的電壓，需要將每只電池的電壓信號(hào)引入檢測(cè)設(shè)備(如果蓄電池組由η節(jié)單體電池組成，需要引η+1條檢測(cè)線)，采用多通道切換的技術(shù)，即通過(guò)開(kāi)關(guān)器件(繼電器)把多節(jié)單體電池的電壓信號(hào)切換到同一個(gè)差分放大器，經(jīng)信號(hào)處理后用一只A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣?！伴_(kāi)關(guān)切換”動(dòng)態(tài)地改變了參考點(diǎn)，保證每次測(cè)量都是一個(gè)單體電池的端電壓；而差分輸入則保證了電池組與檢測(cè)電路不共地，雖然沒(méi)有做到全隔離，但比共地連接要安全。電池溫度的檢測(cè)一般可采用數(shù)字或模擬溫度傳感器，因電動(dòng)汽車要求的電流較大(幾十到幾百安)，所以對(duì)電池組充放電電流的檢測(cè)，一般采用非接觸式電流傳感器或變送器實(shí)現(xiàn)。
[0019]這種方法主要缺點(diǎn)是信號(hào)線較多，增大了接線的難度和復(fù)雜度，影響測(cè)試精度，降低了可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]針對(duì)現(xiàn)有制帶過(guò)程中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種電動(dòng)汽車蓄電池組動(dòng)態(tài)智能檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。
[0021]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種電動(dòng)汽車蓄電池組動(dòng)態(tài)智能檢測(cè)裝置，包括與ARM處理器通過(guò)數(shù)據(jù)總線CAN信號(hào)傳輸?shù)碾妷簜鞲衅?、電流傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，所述電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器均與電池組信號(hào)連接，所述ARM處理器分別與LED顯示器、蜂鳴器和存儲(chǔ)器信號(hào)連接。
[0022]ARM處理器還設(shè)置有若干個(gè)開(kāi)放接口。
[0023]電動(dòng)汽車蓄電池組動(dòng)態(tài)智能檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，當(dāng)電池組在充電過(guò)程或使用過(guò)程中由電壓傳感器，電流傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器采集電池組的實(shí)時(shí)參數(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線CAN傳給ARM處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行實(shí)時(shí)更新并存放到存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)，同時(shí)由LED顯示器顯示電池組的有效電量和工作狀態(tài)，當(dāng)電池組超過(guò)設(shè)定的限定值狀態(tài)時(shí)通過(guò)蜂鳴器進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，同時(shí)該裝置采用多端口，可與電動(dòng)汽車的電量顯示器連接。
[0024]為克服分布檢測(cè)法和集中檢測(cè)法的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出“局部集中”、“整體分布”“動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)” “智能判斷提示”的檢測(cè)思路，即將全部電池分成若干個(gè)小組，每個(gè)小組用一個(gè)檢測(cè)模塊進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)集中式檢測(cè)，整個(gè)系統(tǒng)由若干個(gè)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集通過(guò)CAN總線連接傳給ARM處理器而成。簡(jiǎn)言之，集中/分布式檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)就是檢測(cè)單元部分動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊化，數(shù)據(jù)靠總線傳輸給ARM處理器，然后進(jìn)行計(jì)算、儲(chǔ)存、更新、顯示。
[0025]集中/分布式檢測(cè)除了具有前兩種方式的優(yōu)點(diǎn)之外，還有以下主要優(yōu)點(diǎn):
[0026]加強(qiáng)了組建系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)充性；增加了系統(tǒng)的可靠性；更直觀的顯示電池組的有效電能(電動(dòng)汽車能開(kāi)多少公里以及電池組的老化狀況)；具有較高的性價(jià)比。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]為進(jìn)一步描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]圖1所示的一種電動(dòng)汽車蓄電池組動(dòng)態(tài)智能檢測(cè)裝置，包括與ARM處理器通過(guò)數(shù)據(jù)總線CAN信號(hào)傳輸?shù)碾妷簜鞲衅?、電流傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，所述電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器均與電池組信號(hào)連接，所述ARM處理器分別與LED顯示器、蜂鳴器和存儲(chǔ)器信號(hào)連接，ARM處理器還設(shè)置有若干個(gè)開(kāi)放接口。
[0030]蓄電池組動(dòng)態(tài)智能檢測(cè)裝置由電壓傳感器，電流傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、ARM處理器、存儲(chǔ)器、LED顯示器、蜂鳴器構(gòu)成。當(dāng)電池組在充電過(guò)程或使用過(guò)程中由電壓傳感器，電流傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器采集電池組的實(shí)時(shí)參數(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線CAN傳給ARM處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行實(shí)時(shí)更新并存放到存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)，同時(shí)由LED顯示器顯示電池組的狀態(tài)(有效電量，電池的工作狀態(tài))，當(dāng)電池組超過(guò)設(shè)定的限定值狀態(tài)時(shí)通過(guò)蜂鳴器進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，同時(shí)該裝置采用多端口，可與電動(dòng)汽車的電量顯示器連接。當(dāng)駕駛員進(jìn)行換電池組時(shí)有了計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)(有效電量)，開(kāi)車時(shí)有了行駛里程的參考；同時(shí)為國(guó)網(wǎng)公司實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車蓄電池組以“換電池”為主要模式的發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)質(zhì)是將動(dòng)力電池環(huán)節(jié)市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)提供準(zhǔn)確的電能計(jì)量，避免與用戶發(fā)生不必要的電能計(jì)量糾紛。
[0031]以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思所作的舉例和說(shuō)明，所屬本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的構(gòu)思或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)汽車蓄電池組動(dòng)態(tài)智能檢測(cè)裝置，其特征在于:所述檢測(cè)裝置包括與ARM處理器通過(guò)數(shù)據(jù)總線CAN信號(hào)傳輸?shù)碾妷簜鞲衅鳌㈦娏鱾鞲衅?、溫度傳感器和壓力傳感器，所述電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器均與電池組信號(hào)連接，所述ARM處理器分別與LED顯示器、蜂鳴器和存儲(chǔ)器信號(hào)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車蓄電池組動(dòng)態(tài)智能檢測(cè)裝置，其特征在于:所述ARM處理器還設(shè)置有若干個(gè)開(kāi)放接口。
3.—種如權(quán)利要求1所述電動(dòng)汽車蓄電池組動(dòng)態(tài)智能檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其特征在于:當(dāng)電池組在充電過(guò)程或使用過(guò)程中由電壓傳感器，電流傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器采集電池組的實(shí)時(shí)參數(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線CAN傳給ARM處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行實(shí)時(shí)更新并存放到存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)，同時(shí)由LED顯示器顯示電池組的有效電量和工作狀態(tài)，當(dāng)電池組超過(guò)設(shè)定的限定值狀態(tài)時(shí)通過(guò)蜂鳴器進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，同時(shí)該裝置采用多端口，可與電動(dòng)汽車的電量顯示器連接。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK104407301SQ201410720740
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】張愛(ài)葉, 楊宇松, 閆文貴, 霍宇平, 高志文, 柏學(xué)恭, 梁青, 黃立新, 武志芳 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)山西省電力公司技能培訓(xùn)中心